linux 守護(hù)進(jìn)程編寫

 守護(hù)進(jìn)程(Daemon)是運(yùn)行在后臺(tái)的一種特殊進(jìn)程。它獨(dú)立于控制終端并且周期性地執(zhí)行某種任務(wù)或等待

處理某些發(fā)生的事件。守護(hù)進(jìn)程是一種很有用的進(jìn)程。

Linux的大多數(shù)服務(wù)器就是用守護(hù)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)的。比如，Internet服務(wù)器inetd，Web服務(wù)器httpd等。

同時(shí)，守護(hù)進(jìn)程完成許多系統(tǒng)任務(wù)。比如，作業(yè)規(guī)劃進(jìn)程crond，打印進(jìn)程lpd等。

守護(hù)進(jìn)程的編程本身并不復(fù)雜，復(fù)雜的是各種版本的Unix的實(shí)現(xiàn)機(jī)制不盡相同，

造成不同 Unix環(huán)境下守護(hù)進(jìn)程的編程規(guī)則并不一致。

需要注意，照搬某些書上的規(guī)則(特別是BSD4.3和低版本的System V)到Linux會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的。

下面結(jié)合一些前輩的文檔和自己的例子說說守護(hù)進(jìn)程的編程。

.基本概念

.進(jìn)程

.每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)父進(jìn)程

.當(dāng)子進(jìn)程終止時(shí)，父進(jìn)程會(huì)得到通知并能取得子進(jìn)程的退出狀態(tài)。

.進(jìn)程組

.每個(gè)進(jìn)程也屬于一個(gè)進(jìn)程組

.每個(gè)進(jìn)程主都有一個(gè)進(jìn)程組號(hào)，該號(hào)等于該進(jìn)程組組長(zhǎng)的PID號(hào)

.一個(gè)進(jìn)程只能為它自己或子進(jìn)程設(shè)置進(jìn)程組ID號(hào)

.會(huì)話期

.對(duì)話期(session)是一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程組的集合。

.setsid()函數(shù)可以建立一個(gè)對(duì)話期：

如果，調(diào)用setsid的進(jìn)程不是一個(gè)進(jìn)程組的組長(zhǎng)，此函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的會(huì)話期。

(1)此進(jìn)程變成該對(duì)話期的首進(jìn)程

(2)此進(jìn)程變成一個(gè)新進(jìn)程組的組長(zhǎng)進(jìn)程。

(3)此進(jìn)程沒有控制終端，如果在調(diào)用setsid前，該進(jìn)程有控制終端，那么與該終端的聯(lián)系被解除。

如果該進(jìn)程是一個(gè)進(jìn)程組的組長(zhǎng)，此函數(shù)返回錯(cuò)誤。

(4)為了保證這一點(diǎn)，我們先調(diào)用fork()然后exit()，此時(shí)只有子進(jìn)程在運(yùn)行，

子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程的進(jìn)程組ID，但是進(jìn)程PID卻是新分配的，所以不可能是新會(huì)話的進(jìn)程組的PID。

從而保證了這一點(diǎn)。

if((pid=fork())>0) //parent

exit(0);

else if(pid==0){ //th1 child

setsid(); //th1是成為會(huì)話期組長(zhǎng)

if(fork() ==0){ //th2不會(huì)是會(huì)話期組長(zhǎng)(變成孤兒進(jìn)程組)

...

}

}

一. 守護(hù)進(jìn)程及其特性

(1)守護(hù)進(jìn)程最重要的特性是后臺(tái)運(yùn)行。在這一點(diǎn)上DOS下的常駐內(nèi)存程序TSR與之相似。

(2)其次，守護(hù)進(jìn)程必須與其運(yùn)行前的環(huán)境隔離開來。這些環(huán)境包括未關(guān)閉的文件描述符，控制終端，

會(huì)話和進(jìn)程組，工作目錄以及文件創(chuàng)建掩模等。這些環(huán)境通常是守護(hù)進(jìn)程從執(zhí)行它的父進(jìn)程(特別是shell)

中繼承下來的。

(3)最后，守護(hù)進(jìn)程的啟動(dòng)方式有其特殊之處。它可以在Linux系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)從啟動(dòng)腳本/etc/rc.d中啟動(dòng)，

可以由作業(yè)規(guī)劃進(jìn)程crond啟動(dòng)，還可以由用戶終端(通常是 shell)執(zhí)行。

總之，除開這些特殊性以外，守護(hù)進(jìn)程與普通進(jìn)程基本上沒有什么區(qū)別。

因此，編寫守護(hù)進(jìn)程實(shí)際上是把一個(gè)普通進(jìn)程按照上述的守護(hù)進(jìn)程的特性改造成為守護(hù)進(jìn)程。

二. 守護(hù)進(jìn)程的編程要點(diǎn) (來自UEAP)

前面講過，不同Unix環(huán)境下守護(hù)進(jìn)程的編程規(guī)則并不一致。所幸的是守護(hù)進(jìn)程的編程原則其實(shí)都一樣，

區(qū)別在于具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)不同。這個(gè)原則就是要滿足守護(hù)進(jìn)程的特性。

同時(shí)，Linux是基于Syetem V的SVR4并遵循Posix標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)起來與BSD4相比更方便。編程要點(diǎn)如下;

1. 在后臺(tái)運(yùn)行。

為避免掛起控制終端將Daemon放入后臺(tái)執(zhí)行。方法是在進(jìn)程中調(diào)用fork使父進(jìn)程終止，

讓Daemon在子進(jìn)程中后臺(tái)執(zhí)行。

if(pid=fork())

exit(0); //是父進(jìn)程，結(jié)束父進(jìn)程，子進(jìn)程繼續(xù)

2. 脫離控制終端，登錄會(huì)話和進(jìn)程組

進(jìn)程屬于一個(gè)進(jìn)程組，進(jìn)程組號(hào)(GID)就是進(jìn)程組長(zhǎng)的進(jìn)程號(hào)(PID)。登錄會(huì)話可以包含多個(gè)進(jìn)程組。

這些進(jìn)程組共享一個(gè)控制終端。這個(gè)控制終端通常是創(chuàng)建進(jìn)程的登錄終端。

控制終端，登錄會(huì)話和進(jìn)程組通常是從父進(jìn)程繼承下來的。

我們的目的就是要擺脫它們，使之不受它們的影響。

方法是在第1點(diǎn)的基礎(chǔ)上，調(diào)用setsid()使進(jìn)程成為會(huì)話組長(zhǎng)：

setsid();

說明：當(dāng)進(jìn)程是會(huì)話組長(zhǎng)時(shí)setsid()調(diào)用失敗。但第一點(diǎn)已經(jīng)保證進(jìn)程不是會(huì)話組長(zhǎng)。

setsid()調(diào)用成功后，進(jìn)程成為新的會(huì)話組長(zhǎng)和新的進(jìn)程組長(zhǎng)，并與原來的登錄會(huì)話和進(jìn)程組脫離。

由于會(huì)話過程對(duì)控制終端的獨(dú)占性，進(jìn)程同時(shí)與控制終端脫離。

3. 禁止進(jìn)程重新打開控制終端

現(xiàn)在，進(jìn)程已經(jīng)成為無終端的會(huì)話組長(zhǎng)。但它可以重新申請(qǐng)打開一個(gè)控制終端。

可以通過使進(jìn)程不再成為會(huì)話組長(zhǎng)來禁止進(jìn)程重新打開控制終端：

if(pid=fork())

exit(0); //結(jié)束第一子進(jìn)程，第二子進(jìn)程繼續(xù)(第二子進(jìn)程不再是會(huì)話組長(zhǎng))

4. 關(guān)閉打開的文件描述符

進(jìn)程從創(chuàng)建它的父進(jìn)程那里繼承了打開的文件描述符。如不關(guān)閉，將會(huì)浪費(fèi)系統(tǒng)資源，

造成進(jìn)程所在的文件系統(tǒng)無法卸下以及引起無法預(yù)料的錯(cuò)誤。按如下方法關(guān)閉它們：

for(i=0;i 關(guān)閉打開的文件描述符close(i);>

5. 改變當(dāng)前工作目錄

進(jìn)程活動(dòng)時(shí)，其工作目錄所在的文件系統(tǒng)不能卸下。一般需要將工作目錄改變到根目錄。

對(duì)于需要轉(zhuǎn)儲(chǔ)核心，寫運(yùn)行日志的進(jìn)程將工作目錄改變到特定目錄如 /tmpchdir("/")

6. 重設(shè)文件創(chuàng)建掩模

進(jìn)程從創(chuàng)建它的父進(jìn)程那里繼承了文件創(chuàng)建掩模。它可能修改守護(hù)進(jìn)程所創(chuàng)建的文件的存取位。

為防止這一點(diǎn)，將文件創(chuàng)建掩模清除：umask(0);

7. 處理SIGCHLD信號(hào)

處理SIGCHLD信號(hào)并不是必須的。

但對(duì)于某些進(jìn)程，特別是服務(wù)器進(jìn)程往往在請(qǐng)求到來時(shí)生成子進(jìn)程處理請(qǐng)求。

如果父進(jìn)程不等待子進(jìn)程結(jié)束，子進(jìn)程將成為僵尸進(jìn)程(zombie)從而占用系統(tǒng)資源。

如果父進(jìn)程等待子進(jìn)程結(jié)束，將增加父進(jìn)程的負(fù)擔(dān)，影響服務(wù)器進(jìn)程的并發(fā)性能。

在Linux下可以簡(jiǎn)單地將 SIGCHLD信號(hào)的操作設(shè)為SIG_IGN。

signal(SIGCHLD,SIG_IGN);

這樣，內(nèi)核在子進(jìn)程結(jié)束時(shí)不會(huì)產(chǎn)生僵尸進(jìn)程。[!--empirenews.page--]

這一點(diǎn)與BSD4不同，BSD4下必須顯式等待子進(jìn)程結(jié)束才能釋放僵尸進(jìn)程。

三. 守護(hù)進(jìn)程實(shí)例

守護(hù)進(jìn)程實(shí)例包括兩部分：主程序test.c和初始化程序init.c。

主程序每隔一分鐘向/tmp目錄中的日志test.log報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)。

初始化程序中的init_daemon函數(shù)負(fù)責(zé)生成守護(hù)進(jìn)程。讀者可以利用init_daemon函數(shù)生成自己的守護(hù)進(jìn)程。

1. init.c清單

#include < unistd.h >

#include < signal.h >

#include < sys/param.h >

#include < sys/types.h >

#include < sys/stat.h >

void init_daemon(void)

{

int pid;

int i;

if(pid=fork())

exit(0); //是父進(jìn)程，結(jié)束父進(jìn)程

else if(pid< 0)

exit(1); //fork失敗，退出

//是第一子進(jìn)程，后臺(tái)繼續(xù)執(zhí)行

setsid(); //第一子進(jìn)程成為新的會(huì)話組長(zhǎng)和進(jìn)程組長(zhǎng)

//并與控制終端分離

if(pid=fork())

exit(0); //是第一子進(jìn)程，結(jié)束第一子進(jìn)程

else if(pid< 0)

exit(1); //fork失敗，退出

//是第二子進(jìn)程，繼續(xù)

//第二子進(jìn)程不再是會(huì)話組長(zhǎng)

for(i=0;i< NOFILE;++i) //關(guān)閉打開的文件描述符

close(i);

chdir("/tmp"); //改變工作目錄到/tmp

umask(0); //重設(shè)文件創(chuàng)建掩模

return;

}

2. test.c清單

#include < stdio.h >

#include < time.h >

void init_daemon(void);//守護(hù)進(jìn)程初始化函數(shù)

main()

{

FILE *fp;

time_t t;

init_daemon();//初始化為Daemon

while(1)//每隔一分鐘向test.log報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)

{

sleep(60);//睡眠一分鐘

if((fp=fopen("test.log","a")) >=0){

t=time(0);

fprintf(fp,"Im here at %sn",asctime(localtime(&t)) );

fclose(fp);

}

}

}

以上程序在RedHat Linux6.0下編譯通過。步驟如下：

編譯：gcc -g -o test init.c test.c

執(zhí)行：./test

查看進(jìn)程：ps -ef

說明：在系統(tǒng)調(diào)用庫(kù)中有一個(gè)庫(kù)函數(shù)可以直接使一個(gè)進(jìn)程變成守護(hù)進(jìn)程，

#include

int daemon(int nochdir, int noclose);